机械设计制造及其自动化-一种刮板式污水池悬浮物收集装置的结构设计

《机械设计制造及其自动化-一种刮板式污水池悬浮物收集装置的结构设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计制造及其自动化-一种刮板式污水池悬浮物收集装置的结构设计（43页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、海南大学毕业论文（设计）题 目：一种刮板式污水池悬浮物收集装置的结构设k学号： 20150581310205姓名：张后年级：2015级学院：机电工程学院系另U: 机械系专业：机械化设计制造及其自动化指导教师：林茂完成日期：2019年5月10日率需在1.5-3KW之间，为保证成本，转速不宜超过1500rad/min,最终确定电机型号； 对齿轮进行设计，齿轮精度等级为68级，并确定材料及齿数等，按照齿面接触疲劳强度进行设计，按照齿根弯曲疲劳强度进行校核； 对驱动轴和从动轴进行设计，并对其进行校核，保证其强度； 刮渣板浸入水中的深度约为板的1/2,因此宽度不能太大，否则会产生较大压强，取0.5米左右

2、较为合适，为了满足水池大小，刮板长度应大约为4mo2. 3刮板式污水池悬浮物收集装置的设计要求(1) 设计一种结构简单、价格低廉、安全可靠的小型水域水面悬浮物收集装置，可稳定便捷地安装在城市景观水池、家用蓄水池或小工厂污水池上，装拆方便，操作简单。这样不仅可以提高效率，降低收集装置的成本，同时装置在不工作时，可以及时拆卸，放置在适宜环境，有利于装置的存放和保养，延长装置的使用寿命。(2) 水面悬浮物种类较多，既有液体垃圾，还有冲刷到水体的农作物秸秆、树枝等较大垃圾，亦有在水体中的切割水草、树叶、生活废品等较小垃圾。本装置的收集主体主要是水体表面漂浮的小型常见固体垃圾。(3) 因为此装置近水源，

3、所以设计此装置时需要考虑装置的抗腐蚀性能皿。2.4刮板式污水池悬浮物收集装置的工作原理及条件2. 4.1刮板式污水池悬浮物收集装置的工作原理通过启动驱动装置的电动机带动齿轮变速器，即主动齿轮和从动齿轮的变速传递，然后从动齿轮带动与其连接的驱动轴的转动，随后驱动轴带动右面的滚轮，同时与驱动抽相连接的中间轴把扭矩传给从动轴，从而使从动轴转动，从动轴带动与其左边相连接的滚轮运动，从而使此装置在轨道移动，使刮板运动，当刮板运动到尽头，操纵电机，使电机反转，从而齿轮实现反转，刮渣版实现反向运动，继续进行反向刮渣12O该装置结构简单，成本低廉，轻便使用，无论是与零件的联接安装，还是刮板的更换都十分方便，维

4、护时只需要更护一损的刮板部分而无需更换整个刮板装置，也节约了成本，链条采用耐强酸的尼龙材料制作，刮板采用高密度的玻璃钢材料制作，延长了使用寿命。此结构简单易于操作，稳定并且易于控制，其还配有电气控制，来实现此刮板式污水池悬浮物收集装置的控制化。因此十分适合于城市景观水池、家用蓄水池、小工厂污水池等的推广使用。2. 4. 2已知条件蓄水池长：10000mm;蓄水池宽：4000mm；蓄水池有效水深：5000mm；悬浮物含量：400mg/L；悬浮物去除率按照70%计；刮渣机运行速度lm/so .3悬浮物收集装置有关设计的参数3. 1电机的选择3. 1. 1电动机类型的选择本次设计的刮板式污水池悬浮物

5、收集装置所处的实际工作条件靠近水源，并且电动机的使用没有特殊要求。因此，可以选择封闭式三相异步电m14o3. 1.2电机功率4=& =卫d 7/1000 77在刮板式污水池悬浮物收集装置实际工作的过程中，所受阻力F大约为1700N；工作状态下负载的线速度V大约为lm/sof7因此，P= KW=1.7KW；口 1000电动机与齿轮直接的连接采用万向联轴器连接，则其传动效率为：rii=0.97；齿轮选用为8精度直齿圆柱齿轮，则其传动效率为：r|2=0.97；驱动轴与从动轴之间有中间轴切采用联轴器和轴承其传动效率分别为：中=中=0.98；r|4=r|5=r|6=0.97；所以，传动总效率为 r|=r

6、|ixr|2Xr|3Xr|4xr|5xr|6xr|7=0.82；因而，R =KW=2.07KW；为满足PmPd，额定功率7；可取2.2KW3.1.3选择电机型号三相异步电机有2、4、6、8极四种类型，转速依次为3000r/min、1500r/min 1000r/min、750r/min,因此有四种方案可供选择列于下表3-115：表3-1电动机型号相关数据方案号电动机型号额定功率/KW满载转速/(r/min)同步转速/(r/min)IY90L-22.228403000IIY100L1-42.214201500IIIY112M-62.29401000IVY132S-82.2710750当功率一定时

7、，电机转速越小、级数越高，电机的尺寸越小，重量越轻。因此为使成本降低，选择Y100L1-4型号的电动机网。3. 2计算各轴参数3. 2.1各传动比的计算电动机配减速箱传动比:i | =20;齿轮传送的传动比:i2 = =1.52653. 2. 2计算各轴转速电机转速：n=1420(r/min)则驱动轴的转速：n=1420:207.52=46.7l(r/min)驱动轴通过K型万向节与从动轴相连接则驱动轴转速与从动轴转速相同，即：n 2 =n | =46.71 (r/min)3. 2.3各轴功率的计算Pi=Pxr|ixr|2则带入数据得：Pi=2070wx0.97x0.97=1947.663 (W

8、)则从动轴的功率：P2=Pi 乂中乂用乂爪乂诉乂中则带入数据得：P2= 1947.663x0.98x0.97x0.97x0.97x0.98= 1707.187 (W)3. 2.4各轴输入转矩的计算根据功率与转速可以求得驱动轴和从动轴的输入转矩，艮J：驱动轴转矩：Ti =9550xP：ni =9550x 1.947663kw：46.71 r/min=398.21 (N-m)从动轴的转矩：T2=9550xP2：n2=9550xl.707187kw：46.71r/min=349.04(Nm)3. 2. 5数据综合表3-1各轴的各种数据综合名称驱动轴从动轴电动机功率(W)1947.6631707.18

9、72070转速(r/min)46.7146.711420转矩(Nm)398.21349.04驱动轴和从动的参数就如上表所示的，通过以上参数的设定我们可以用来计算校核我们所选用的轴的安全度。4齿轮的设计4.1齿轮材料、精度及齿数的确定(1) 主动齿轮材料选择40Cr(调质)，齿面硬度280HBS,齿轮齿数zi=65;(2) 从动齿轮材料选择45钢(调质)，齿面硬度240HBS,齿轮齿数Z2=99;(3) 一般工作机器，选择使用8级精度;(4) 模数m=2mm,压力角a =20；(5) 初选螺旋角0=16。4. 2按照齿面接触疲劳强度设计2方(1) 确定各个参数询 试选KH = 1.3； 扭矩 I

10、； =398.21( N檄)；齿宽系数d =: = 1;d查阅资料可知当a = 20, 0 = 16,节点区域系数Zh约为2.41；查表可知ZE = 189.8MPa 1/24-L3a= arctan(tana/cosp) = arctan(tan20/cos 16) = 20.74=arccos z cosa /(z【+ 2/z* cos 削=arccos65xcos20/(65+2x 1 xcos 16=24.1 %2=arccos z2 cos6r/(z2 + 2/z*cos/?)=arccos99xcos20/(99+2x 1 xcos 16=22.8% =ztanaa -tanz )

11、+z2(tanaa2 一tana )/2a=65x (tan24.1-tan20.74) +99x(tan22.8-tan20.74)/27i= 1.3671=0.937计算许用应力查表得大小齿轮的接触疲劳强度极限分别为临1 =600MPa、bwm2 =550MPa，Ni=60mjLh=60x935xlx (10x300x2x8) =2.68xl09N2=Ni/u=2.68x109/(99/65)=1.76x109查图接触疲劳寿命系数Khn1 = 0.89、Khn2 = 0.93。取失效概率为1%、安全系数S=1=膈叫两=89x600 = 5MMPaS1膈 2 2 = 93x550 = 5U5

12、MPaH12 S1取较小的作为接触疲劳许用应力，aH = aH2=5U.5MPa(2)分度圆直径dit1 ZhZeZ、片旧腴以七冬旦温沁母。)； = 37V 1(99/65)511.5(3)调整分度圆直径1) 计算实际载荷系数 圆周速度v= m网一60x1000=60x1000 m/s = l82m/s 齿宽b =(pddlt = 1 x 37mm = 37mm2) 实际载荷系数Kh ll8 查表得Ka=1 由已知速度与精度条件，在书中查表可知动载系数Kv=1.08。 齿轮的圆周力。Fti=2Ti/dit=2x398.21/37N=2152NKaR 1 /b= 1 x2152/37N/mm=5

13、 8.16N/mm 1 OON/mm在书中查表得齿间载荷分配系数Khol=1.2 查表可知齿向载荷分布系数Khp= 1.450则 KH=KAKvKHaKHp= 1 xl.08xl.2x 1.45=1.87923) 由以上计算结果可得按照实际载荷系数得出的分度圆直径瓦”11.8792 八。北d. = d.t3 = 37x3/= 41.836mm化，V 1-34. 3几何尺寸的计算(1) 分度圆直径d 1 =z 1 m=65x2mm= 130mmd2=Z2m=99x2mm= 198mm(2) 中心距a=(di+d2)/2mm=( 130+198)/2= 164mm(3) 齿轮宽度b=(pddi =

14、 l xl 30= 130mm取 bi = 138mm,b2= 130mm4.4校核齿根弯曲疲劳强度由6 = 2七?*。匕 = ESw = *83x500MPa = 296.43MPaS1.41K尸Nobpiim。0.87 x 380 .=FN2 Fhm2 =MPd = 236. 14MP。L F2 S 1.4(2)校核齿根弯曲疲劳强度_ 2KFTYFdYsaY _ 2x1.809 x398.21 x2.43x1.68 x0.799aFl =m3z21x23x652MPa = 80.39MPa MPa = 76.53 MPa A,V nP=1.947663(KW)则5nx = 38.33 (m

15、m)di要与万向节相连，故取di=39mm轴承选为6208,其内径为40mm,所以取d2=40mm左起第四段安装齿轮，为便于安装，取d3=d4=42mm齿轮右端面用轴间定位，故取d5=43mm由安装可知可取d6=42mm, d7=40mm, d8=39mm根据各轴直接相连接，及其他们直接的配合，则可取:h=50mm, hll 7mm, 13=50mm该轴总长为L= 1000mm。5.1.2轴的校对(1)求圆周力和径向力齿轮上转矩T：Ti=398.21N - m圆周力：F与d从动则带入数据得：F 27；27；Ft = A:d从动mz径向力：=汽羿=4也皿Fr = Ft tan a则代入数据得出：

16、已=E tana =4022.32Xtan20=1464(N)求垂直面的支撑反力盆：由公式由于家庭或者小工厂污水池上面会出现许多悬浮垃圾，为了便于清理，需要设计出一种刮板式悬浮物处理装置，将污水池中悬浮物进行分离并清理，虽然如今此类刮板式悬浮物处理装置在国内外领域发展较为成熟，但是面对与服务的群体主要是大型工厂或者是污水处理厂，价格较为昂贵，不能得到普及，因此要研制开发一种符合当前市场需求的、占地面积小、模块化、自动化、标准化、设备化、安全方便、控制精准的悬浮物收集系统，弥补或改善传统悬浮物收集系统的缺陷或不足。首先要预设已知条件，如污水池大小等，通过计算和查阅资料，确定所选电机功率及转速，最

17、终确定电机型号；对齿轮进行设计，选择精度等级、材料及齿数等，并对齿轮进行校核；对驱动轴和从动轴进行设计，并对其进行校核，保证其强度；最后对刮板进行设计，确定刮板的长度和宽度，计算其所受压强，使其符合承受载荷的能力。该装置与我们的生活密切相关，联系紧密，故本课题的研究有着十分重要的意义。关键词：电机；校核；刮板；污水FvlX (L1+L2)=L2XFr其中Li =li +12+b/2=50+117+25=192mmL2=420mmFvi =3 器EFv2=FrFv2=1464 1004.71=459.29 (N)求水平面的支撑力:由公式FhiX (L1+L2)=Ft X L2F 旷工二2.32A

18、 =110x3=36.5 (mm)_ V V 46.71取最小轴的直径为：di=39mm其余直径都是与轴相连接的则分别取为：d2=40mm; d3=42mm; d4=43mmd5=42mm; d6=40mm; d7=39mm该轴总长为L= 1000mm5. 2.2从动轴的说明因从动轴没有与齿轮相连接，只有通过联轴器与中间轴及其导轨的轴相连接，它没有承受齿轮所给予的圆周力，径向力，只有各连接奔赴所承受的力，此轴所用的材料与驱动轴一样，驱动轴在齿轮作用下能正常保证安全工作，则从动轴在正常使用下也能保证其安全可靠性的使用，则此轴在这样的设计下是较安全可靠的。5.3中间轴的说明中间轴是连接驱动轴和从动

19、轴，对其要求较低，其设计能够满足正常使用的条件并能够保证其安全使用。轴的失效形式：因疲劳强度不足而产生疲劳断裂、因静强度不足而产生塑性变形或脆性筋裂、磨损、超过范围的变形和振动。中间轴的失效主要是震动及其连接轴所给轴向力造成的挤压。6刮板及其它零件的选择6.1刮板的设计及计算此刮板式污水池悬浮物收集装置是蓄水池工艺中不可缺少的设备之一，也适用于城市景观水池、家用蓄水池、小工厂污水池等行业水池处理中的悬浮物处理。此刮板式污水池悬浮物收集装置行车采用桁架结构，设计考虑了收集装置运行的稳定性，且便于检修和管理。此刮板式污水池悬浮物收集装置由行车桁架、驱动机构、自动翻板机构、程序控制及限位装置等零部件

20、组成。作用刮渣板于池中将蓄水池中悬浮物，如冲刷到水体的农作物秸秆、树枝等较大垃圾，在水体中的切割水草、树叶、生活废品等较小垃圾等刮至下游（池端），以便集中处理，亦可用于刮集表面浮油。翻板动作由撞块完成，所以配有重。6. 1. 1刮渣板简图刮板结构较简单，在水中时下部需浸入水中，如下图：图5-1刮渣板在工作时的状态6. 1. 2刮渣板的计算刮渣板在水中运动时可看作匀速运动，其速度为：v=lm/s,此时对刮渣板来说其受力平衡，艮伉F=Ff刮渣板浸入水中的深度约为板的二分之一，即：h=-H2已知：水的密度p= 1.0x 103kg/m3;地球重力g=10N/kgo由压强计算公式：P=pgh则浸入水中

21、的刮渣板所受的压强为：P=pgh= 1 .0x 103kg/m3x 1 ON/kgx x0.4m=2.0x 103Pa则由：p二s得：F=PS则：21F=PS=2.0x 103Pax - x0.4mx4m= 1600(N)由以上可知板的承受的力为1600N,材料的选择要符合其承受载荷的能力，这样才能保证其正常使用。6. 2轴承和键的选择在机械装置中，除大型零件得设计需注意，对其起保护作用的小零件也很重要，俗话说“千里之堤毁于蚁穴”，可见小零件的重要性。6. 2. 1轴承的选择(1)已知 n=46.71(r/min)两轴承径向反力：Fr = 1464(N)轴向力：Fa = O(N), -e表5-

22、1径向动载荷系数X和轴向动载荷系数Y轴承类型相对轴向载荷Fa/Fre判断系数e名称代号Fa/C0XYXY0.0252.00.220.0401.80.24深沟球轴承600000.070100.561.60.270.1301.40.310.2501.20.370.5001.20.44由于选用的轴承为6208轴承，为深沟球轴承，因此由上表5-1可知：X=1根据下表52,fd为1.01.2,有轻微冲击,因此取fd为1.2初步计算轴承6804当量载荷：P=fdX (XFrXYFa) =1.0x1.2x1464=1756.8 (N)额定寿命：T=2x8x365xl0=56960 (h)查轴承设计手册得C=

23、17000NS(7r=嘉? x(% h=67790(h)56960(h)故可用。表5-2载荷系统fd载荷性质fd举例无冲击或轻微冲击1.01.2电动机、汽轮机、水泵等中等冲击或中等惯性冲击1.21.8车辆、动力机械、起重机、机床等强大冲击1.83.0破碎机、轧钢机、钻探机、振动筛等6. 2. 2键的选用与齿轮相连接的键，由轴的直径可知d=42mm,因此选用bxh = 6x6,1 = 42mm根据普通平键连接的强度条件公式:4000T 2000T .bp =, k = 0.5hhid kid键的校核:4四= 4000x398.21 = 7。hid 5x40x40表5.3键连接许用挤压应力、许用应

24、力MPa许用挤压应力、许用压力连接工作方式键或毂、轴的材料载荷性质静载荷轻微冲击冲击S静连接钢12015010012060 90铸铁70 8050 6030 45由于键的材料是钢，轻微冲击，可知许用挤压应力打=100120MPa又因为 g =70.246MPaW o 所以算选键为：bxh=6x6,l=42mm其它采用与其相连接的轴的情况选用合适的键。6. 3导轨的相关说明机床两相对运动部件的配合面组成导轨副，不动的配合面为支承导轨，运动的配合面为动导轨。导轨副主要功用是导向和承载，因此导轨副只许有1个自由度。普通滑动导轨以及静压导轨、动压导轨等导轨副工作面之间的摩擦性质为滑动摩擦网。次刮渣机选

25、用直线滑动导轨，来使刮渣机整个在水池上方运动。导轨的失效形式主要是磨损，疲劳和压溃等。所以选用的导轨时应根据刮渣机的整体重量和要求来选用，以保证机械的正常运动。7此悬浮物收集装置结构装备简图及其原理说明通过前面设计的整个过程，对此刮板式污水池悬浮物收集装置零件的选择及其校核已经完成，对于收集装置的结构及工作原理如下所示。此刮板式污水池悬浮物收集装置的结构示意图如下图所示：46图6-1刮板式污水池悬浮物收集装置整体结构图89如上图所示的，此刮板式污水池悬浮物收集装置整体部分的结构就是这样的，首先来说明一下主要序号所代表的:1-主动齿轮；2-电机;3-驱动轴；4-从动齿轮；5-刮板6-中间轴;7-

26、联轴器；8-从动轴；9-滚轮7.1驱动轴的结构及设计驱动轴被从动齿轮带动，右端通过联轴器与滚轮相固定连接，带动右端的滚轮转动，使该悬浮物收集装置延导轨开始运动，同时驱动轴左端通过联轴器与中间轴相固定连接，使中间轴转动，通过中间轴把扭矩传递给从动轴。图6-2驱动轴7. 2从动轴的结构及设计从动轴没有与齿轮相连接，而是通过联轴器与中间轴及其导轨的滚轮相固定连接，由中间轴传递扭矩给从动轴，从而使从动轴转动，从动轴带动与其左边相连接的滚轮运动，从而使这个机器在滑轨上运动，而使刮渣板运动。图6-3从动轴7. 3刮板的结构及设计刮板结构较简单，但设计应考虑它承受载荷的能力，为减小其在水中运动过程中的阻力和

27、压强，在刮板上设计一些小孔，并使该刮板在工作过程中浸入水中的深度约为板的二分之一。图6-4刮板该刮板式污水池悬浮物收集装置的工作原理：通过启动驱动装置的电动机带动齿轮变速器，即主动齿轮和从动齿轮的变速传递，然后从动齿轮带动与其连接的驱动轴的转动，随后驱动轴带动右面的滚轮，同时与驱动抽相连接的中间轴把扭矩传给从动轴，从而使从动轴转动，从动轴带动与其左边相连接的滚轮运动，从而使此装置在轨道移动，使刮板运动，当刮板运动到尽头，操纵电机，使电机反转，从而齿轮实现反转，刮渣版实现反向运动，继续进行反向刮渣。该装置结构简单，成本低廉，轻便使用，无论是与零件的联接安装，还是刮板的更换都十分方便，维护时只需要

28、更护一损的刮板部分而无需更换整个刮板装置，也节约了成本，链条采用耐强酸的尼龙材料制作，刮板采用高密度的玻璃钢材料制作，延长了使用寿命。此结构简单易于操作，稳定并且易于控制，其还配有电气控制，来实现此刮板式污水池悬浮物收集装置的控制化。因此十分适合于城市景观水池、家用蓄水池、小工厂污水池等的推广使用。8结论本刮板式污水池悬浮物收集装置的服务对象为家用或者小工厂污水池，将污水池中悬浮物进行分离并清理，节约成本，提高效率，将污水池中悬浮物进行分离并清理。这种装置与我们生活息息相关，对降低污染具有十分重要的现实意义，其能实现方便快捷的操作及其应用。本设计主要是对于收集装置的传动部分和执行部分的设计说明

29、，经过计算，同时为AbstractBecause there will be a lot of suspended waste on the sewage tank of homeor small factory, in order to facilitate cleaning, a scraper suspended mattertreatment device needs to be designed to separate and clean the suspendedmatter in the sewage tank. Although the development of this

30、kind of scrapersuspended matter treatment device is relatively mature at home and abroad, thegroups facing and serving are mainly large factories or sewage treatment plants,which are more expensive and can not be popularized. Therefore, it is necessaryto develop a suspended matter collection system

31、with small area,modularization, automation, standardization, equipment, safety andconvenience, and accurate control, which meets the needs of the current market.Make up for or improve the defects or shortcomings of the traditional suspendedmatter collection system. First of all, we should presuppose

32、 the knownconditions, such as the size of the sewage tank, through the calculation andreference of the data, determine the selected motor power and speed, and finallydetermine the motor model; The gear is designed, the precision grade, materialand tooth number are selected, and the gear is checked,

33、and the driving shaft andfollower shaft are designed and checked to ensure their strength. Finally, thescraper is designed, the length and width of the scraper are determined, and thepressure of the scraper is calculated so that it can bear the load.Keywords: motor; check; scraper; sewage节约成本而选择2.2K

34、W, 1420rad/min的Y100L1-4型电机；对于齿轮以及轴及其部分零件的设计与选用校核，大小齿轮材料分别选用45钢与40Cr,并对它们进行调质处理，大小齿轮齿数分别为：Z=65、z2 =99,模数 m=2,压力角 a = 20 ,中心距 a = 164mm,齿宽 bi = 190mm、b2 =130 mm；根据工作条件、生产批量和经济性，以45号钢为材料、并对其进行调制处理；最终组成此收集装置的机械部分。经过测试实验及分析，本刮板式污水池悬浮物收集装置具有：（1）结构较简单，运动平稳，易于操作；（2）成本较低，容易得到普及；（3）可靠性高。致谢大学即将毕业，通过大学四年的努力学习和艰

35、苦奋斗，我学到了很多专业知识，也丰富了自己的社会实践经验，这些都为我完成毕业设计打下了坚实的基础。能顺利完成本刮板式污水池悬浮物收集装置的设计工作，除了自己的努力之外，更重要的是指导老师一一林茂老师对我的悉心指导，老师一遍又一遍耐心地指出我论文中的不足，提出了许多珍贵的建议和方向，使我的论文逐渐完善，最终顺利完成。我还要感谢大学四年教过我的所有老师，因为老师们孜孜不倦地教学和毫不保留的倾囊相授，才使我的专业课有了较为坚实的基础，让我在撰写论文的过程中有了较为明确的方向；我还想感谢一直督促我学习的父母和同学们，他们是我坚实的后盾，也让我的论文变得更加完善。最后，对百忙之中参加答辩的老师表示由衷的

36、感谢！参考文献1 孙士春.污水处理刮渣机改造J .设备管理与维修,2013(04) : 37-38.2 郑海军.推杆式翻板刮渣机打.中国环保产业,1997(06) : 28-29.3 黄晨.过滤介质的再生综述J.科技视界,2016(19) :284.4 程亮.面向绿色制造的车间屑/液集中处理系统设计D.大连理工大学,2015.5 国外几种污水处理新技术J.环境科学动态,1977(29):1-6.6 杨爽，田大勇，孙保平.往复式污水反应池壁刮泥装置汀.安阳工学院，2015.01.7 彭见平，李建军.旋转式污水处理池刮渣装置J.湖北金环股份有限公司，2012. 07.8 李贵平.简易链式刮泥机在人

37、工砂石系统水处理中的应用J.人民长江，2009, 40(06) : 79-80.9 张司达.盘锦市盘山县污水处理厂改造工程可行性研究D.吉林大学,2018.张司达.盘锦市盘山县污水处理厂改造工程可行性研究D.吉林大学,2018.10 张司达.盘锦市盘山县污水处理厂改造工程可行性研究D.吉林大学,2018.11 梁慧洁.西宁市新农村低能耗污水处理技术运行分析D.兰州理工大学,2016.12 杨东胜.行车式排泥机结构若干问题探讨D.给水排水，1997.13 刘旭飞.光栅扭矩传感器及数据采集系统设计与研究1).重庆大学，2005.14 张斌刘建强 谢福志.基于调速型液力偶合器传动轴设计及工艺D.液压

38、气动与密封，2014.15 曹传剑.全自动吸尘器部分结构的设计D.青岛黄海学院工程技术学院，2011.16 程梦昊张云梁建平宋涛.翻转式鱼鳞坑开沟犁旋转轴受力分析一基于ANSYS D.农机化研究，2015.17 徐磊.齿轮传动综合试验测试系统研制D.重庆大学，2011.18 黄俊.液力行星齿轮复合传动齿轮系动态特性分析D.哈尔滨工业大学，2014.19 朱福先王星星李秀莲周金宇.双压力角非对称齿轮动态接触应力有限元分析D.机械传动，2013.20 李玉峰.基于特征与数据库的轴CAD系统(SHAFTCAD)研究与开发D.西安建筑科技大学，2003.21 于芳.船舶艇管前轴承座及球胴铸钢件内径测量

39、系统的研究D.天津大学，2010.22 姚德方.新型电脑刺绣机针杆机构设计分析D.北京工商大学，2009.23 刘可如.单晶铜杆生产工艺及设备的研究与开发D.广东工业大学，2007.24 王泽蛟.铢床数控轴进给系统设计D.装备制造技术，2012.25 姚文平华裕增.提高我国电传动内燃机车牵引齿轮工作可靠性的措施D.内燃机车,1989.26 朱福宁陈兆伟.浅谈虹吸排泥机运行中出现的问题及解决措施D.黑龙江环境通报，2001.27 侯贞贞.基于变速箱再制造的拆卸工艺及疲劳寿命分析D.合肥工业大学，2009.28 武艳花.斗轮堆取料机斗轮体有限元分析及疲劳寿命预测D.太原科技大学,2014.29 柴

40、辉照.编织袋卸车码垛机器人系统的开发D.山西省交通科学研究院，2018.30 沈斌.TBM边缘滚刀组合优化布置研究D.中南大学，2014291绪论11.1刮板式污水池悬浮物收集装置的设计背景11.2刮板式污水池悬浮物收集装置的目的及意义11.3刮板式污水池悬浮物收集装置国内外研究现状22本设计的内容、任务及其原理42.1设计内容研究42. 2设计任务42. 3刮板式污水池悬浮物收集装置的设计要求52.4刮板式污水池悬浮物收集装置的工作原理及条件51=ii3悬浮物收集装置有关设计的参数3. 1电机的选择63. 2计算各轴参数84齿轮的设计4.1齿轮材料、精度及齿数的确定94. 2按照齿面接触疲劳

41、强度设计94.3几何尺寸的计算114. 4校核齿根弯曲疲劳强度124. 5主要结论135轴的设计及校核135.1驱动轴的设计135. 2从动轴的设计165.3中间轴的说明176刮板及其它零件的选择186.1刮板的设计及计算 1819216. 2轴承和键的选择6. 3导轨的相关说明7此悬浮物收集装置结构装备简图及其原理说明22227.1驱动轴的结构及设计7. 2从动轴的结构及设计237. 3刮板的结构及设计238结论24致谢26参考文献271绪论1.1刮板式污水池悬浮物收集装置的设计背景随着社会的迅速发展和人民生活水平的日益提高，各地区人工景观水池或家用小型蓄水池也大大增加。但是随之而来我国水体

42、污染方面的问题也日渐严重，其中水体污染问题的重要体现则是越来越多的水面悬浮物垃圾。由于水池中大量的水面悬浮物垃圾诸如漂浮着一些树叶、烟头、各种生活杂物如食品包装袋、塑料袋、塑料瓶等往往大量聚集，难以彻底清除，有时甚至会影响水池各项工作的正常运行，给居民的正常工作与生活带来困扰。这种水面悬浮物垃圾，不仅对美观造成影响，也会导致水质恶化，更严重还有可能会导致水池出现异味，需要将其及时清理，因此可通过运用刮板机及升降系统将悬浮物垃圾清理出去。1. 2刮板式污水池悬浮物收集装置的目的及意义随着经济的高速发展，污水处理也己经越来越重要，家用蓄水池、小型污水处理厂等越来越多，由于家庭或者小工厂污水池上面会

43、出现一些树叶、烟头、各种生活杂物如食品包装袋、塑料袋、塑料瓶等悬浮物往往大量聚集，难以彻底清除，且现阶段水面悬浮物的打捞方式比较繁杂，虽然此类悬浮物处理装置在国内外领域发展较为成熟，但是面对与服务的群体主要是大型工厂或者是污水处理厂，价格较为昂贵，操作比较繁琐，不能得到普及，不太适用于家用型等小型污水池，成本较高。所以为了便于清理，节约成本，提高效率，我们需要设计出一种服务对象为家用或者小工厂污水池的刮板式悬浮物处理装置，将污水池中悬浮物进行分离并清理，此设计要做到提高效率，降低成本，并提升悬浮物的去除效果，方便清理和排出。这种装置与我们生活息息相关，可以节约成本，降低污染具有十分重要的现实意

44、义。1. 3刮板式污水池悬浮物收集装置国内外研究现状现阶段水面悬浮物的打捞方式比较繁杂，对于大型污水池等面积较大的工作环境，一般是利用现有的船只或者皮艇，由工作人员根据具体的实际情况手持大小不一的网兜站在船上直接将水池中的悬浮物打捞上来，这种打捞方式工作条件较差，工人安全难以保证，并且需要多人一起同时打捞，耗时耗力，打捞效率也比较低。如果想要提高工作效率，降低工人劳动量，就需要采用诸如水面悬浮物打捞机械装置或类似装置来实现，以机械工作为主，必要时还需要人工进行配合作业。目前现有的水面悬浮物收集装置，针对打捞方式和打捞工作环境的不同，水面悬浮物打捞收集装置也可以分为许多种，而最主要的则是链板式和

45、旋转式两种。(1) 链板式如下图1-1所示，这种链板式悬浮物收集装置包括安装在污水池边上的驱动装置,所述的驱动装置输出上连接有驱动链轮，与驱动装置相对的另一个边上设置有从动链轮，行走的悬浮物收集装置设置在污水池上部，链条设置在驱动链轮和从动链轮上且两端分别固定连接在悬浮物收集装置上,所述的悬浮物收集装置包括横梁，横梁的两端下部设置有行走轮，行走轮设置在池壁上端面上，横梁的两端下部设置有连接杆，刮板连接在连接杆上,在行走刮泥行走装置上设置有刮泥自压紧机构。图1-1链板式悬浮物收集装置结构简图这种链板式悬浮物收集装置虽然结构简单，易于制造，操作不复杂，但是由于滚子和从动轴长期在池内，无法及时添加润

46、滑油，受到水汽的侵蚀，因此极易锈蚀，发生抱轴，且长期运行会使柱销磨损。(2) 旋转式如下图1-2所示，这是一种旋转式污水池悬浮物收集装置，污水池在池体上方通过轴承座安装有此悬浮物收集装置，该悬浮物收集装置是在轴承座固定的转轴上采用数个支架分别连接有刮板，并在转轴一端连接有带减速器的传动电机,使用时，通过传动电机可让悬浮物收集装置整体旋转，所连接的刮板即可通过连接不断的将池体内处理的污水中浮渣从水中分离刮除气图1-2旋转式污水池悬浮物收集装置这种旋转式污水池悬浮物收集装置耗能较低，安装和维护简单，但是当水池中水位过高时，会将悬浮物和水同时带出；而当水池中水位过低时，则很难将悬浮物带出，渣水分离效

47、果较差，且需要满足条件过多，造价较高，运行成本较高，不适用于小型污水池的应用。由此可以看出，如今悬浮物处理装置在国内外领域虽然发展较为成熟，但是面对与服务的群体主要是大型工厂或者是污水处理厂，价格较为昂贵，操作比较繁琐，不能得到普及，不太适用于家用型等小型污水池，成本较高。但是针对小型水池，比如城市景观水池、家用蓄水池、小工厂污水池等，其收集装置研究相对较少，市场上基本不存在该类型的产品，但是该装置与我们的生活密切相关，联系紧密，故本课题的研究有着十分重要的意义。2本设计的内容、任务及其原理2.1设计内容研究研制开发一种符合产业政策和当前市场需求的、占地面积小、模块化、自动化、标准化、设备化、

48、安全方便、控制精准的悬浮物收集系统，弥补或改善传统悬浮物收集系统的缺陷或不足。刮板式污水池悬浮物收集装置设计的目标要求：(1) 工艺成熟可靠，保证清洁效率和去除效果；(2) 设计一种高效的水处理工艺和紧凑的设备结构型式，减小占地面积；(3) 建设规模及模块形式多样，易对供水规模进行调节和扩展；(4) 设计要满足实际条件，不能只停留在理论层面；(5) 简化内部结构，使小型悬浮物收集装置的生产得以实现；(6) 能够进行工厂化、标准化生产，减小投资，降低成本；(8)优化防腐防潮工艺，保证系统使用寿命。2. 2设计任务1. 理论要求要设计出一个简单的污水池悬浮物收集结构，齿轮以及减速器结构，及其它组成部分。2. 设计内容选择电机类型，经过计算和分析确定电机功率与转速，要求电机功